基于區塊鏈養老關鍵技術研究

柳亞輸LIU Ya-shu

（泰州職業技術學院機電學院，泰州 225300）

0 引言

隨著第七次人口普查的結束，最新的普查數據顯示截至2020年我國的60歲以上人口比重為18.7%，遠高于第六次人口普查的13.26%，65歲以上人口比重也由第六次人口普查的8.87%上升到13.5%[1]。隨著我國老齡化程度的快速加深，養老問題成為一個不容忽視的問題。隨著我國人口老齡化的快速發展，獨守“空巢”的老人日益增多，他們的身體健康問題令人堪憂，能在遠程及時了解他們的健康狀況，發現問題及時就醫成為家人的迫切愿望[2]。

社會老年化帶來的社會問題日益顯著，隨著物聯網技術、大數據技術的進步，如何利用高科技的發展，合理地整合、利用現有資源，并保證每個老年人有一個健康、舒適的晚年生活，已成為我們目前所急需解決的一個問題。2017年2月，工業和信息化部、民政部、國家衛生計生委印發《智慧健康養老產業發展行動計劃（2017-2020年）》，計劃在5年內建設500個智慧健康養老示范社區[3]。

以此為契機解決這樣一個問題，一方面要研究開發更加先進、便捷的醫療設備；另一方面要針對老年人的特點，提高老年人的自我健康意識，利用區塊鏈技術打造高效的智慧社區，實現對老人健康狀況的智能檢測、豐富其精神生活，提高服務的質量。隨著區塊鏈、大數據、物聯網等技術的發展和應用，利用這些數字技術，幫助高齡老人、失能老人、半失能老人和空巢獨居老人，進行智慧養老成為解決這一問題的一個有效的途徑。

1 系統結構及功能

本文以社區養老和居家老年人為研究對象，構建基于區塊鏈技術，集線下游戲模式、手機移動端、遠程監控于一體的“智養云”智慧養老系統（圖1）。對老年人而言，通過參與游戲，不但豐富了自己的精神和文化生活，還能通過掙“錢”（游戲幣即智養幣）兌換自己需要的服務和物品，從而大大提高了生活的質量。對于親人、服務人員和志愿者來說，通過自己參與游戲和幫助老人參與游戲，實現了一邊工作一邊玩游戲，掙的游戲幣，可以兌換自己需要的服務和物品，大大激發了他們參與工作的熱情和動力。此外老人隨時掌握自己的身體健康指標，同時在遇到危機時刻，能夠得到及時救助。

圖1 “智養云”養老系統結構圖

通過“智養幣”這個鏈條，將親人、服務人員、志愿者和老人串聯起來；將家、社區、醫院和網絡平臺形成了一個完整的網絡；達到既能實現滿足老人一般的生活需求，又能為老人提供高質量的精神文化生活。這種方式，大大加強了親人與老人，服務人員與老人，志愿者與老人的精神聯系，對失獨老人、孤寡老人和獨居老人形成一種有益的精神陪伴。該系統主要有健康監測系統、智養云、智養幣三個模塊共同構成。

1.1 健康監測系統包含健康醫療、危險預警、自主響應三個子模塊

健康監測系統主要是利用與環境和健康信息相關的傳感器，如溫度傳感器、濕度傳感器、甲醛傳感器、可燃物傳感器、火焰傳感器、心率傳感器等采集老人居住環境的各種影響健康的主要信息和老人的心率信息，起到日常健康檢測和緊急情況下病情預判的作用，減少診斷時間。通過單片機實施比對采集的信息，一旦采集的指標達到設定值，自動預警；同時通過智養云關聯醫護機構、社區及子女的手機，發送緊急呼救信息，及時對老人進行救助。

1.2 智養云模塊包含益智游戲、供應鏈監測、AI交互、養老金融四個子模塊

益智游戲模塊主要分為線下游戲和線上游戲兩部分，以線下游戲為主。目前中國老年人的成長環境，大多數是在多子女和少互聯網的環境。這就決定老年人不同于現在的年輕人，對互聯網并無過度依賴，對于親戚、友情等的感情陪伴需求度很高；但是目前的情況是子女絕大多數不和老人一起生活，這就造成了感情陪伴的缺位。國家目前在大力推動社區居家養老。這種大趨勢下，社區居家養老的老人數量越來越多；借助社區機構將同一小區或鄰近小區的老人，集中起來進行線下游戲，可以有效緩解老人感情陪伴的缺位和營造令老人愉悅的精神環境。通過社區工作者，將老人線下游戲的積分轉換為線上的虛擬積分，可以有效激活年輕社區工作者的積極性；同時對于少部分對網絡比較熟悉，意愿度較高的老人，可以鼓勵其與同社區鄰近社區，相同興趣的老人在線上進行游戲。

供應鏈監測模塊，借助于區塊鏈的分布式計算和信息無法纂改的絕對公平和透明的特點，將涉及老人日常食物從源頭采集、加工、運輸和分裝等各個環節都納入其中，從而建立起可以實時倒查的全流程檢測；讓老人吃的放心、舒心，解決目前的信任危機和假冒偽劣的擔憂。

AI交互功能，主要用于老人獨處時，滿足老人的精神需求和必要的日?；緶贤ㄐ枨蟆Ｄ壳笆袌錾铣Ｒ姷挠兄悄芤粝洌悄芗揖雍屠先伺惆橹悄墚a品等設備。通過各種AI交互設備，收集老人的各種信息，分析老人的個性化需求，生成相應的報告。在老人允許的情況下，提供給社區、子女、醫護和上門服務人員，從而能夠實現私人訂制般的個性化服務。

養老金融借助于智能算法，對老人的資產進行統計，同時針對目前的投資渠道進行大數據分析，為老人投資提供建議，同時對接銀行專業的理財人員，為老人定期服務，為其資產保值、增值提供保障。該項模塊借助于目前國家正在推進的數字貨幣技術，通過區塊鏈技術確保老人財產的安全，防止財產損失。

1.3 智養幣模塊包含監測系統規則、智養云規則和云下規則

監測系統規則，該系統主要的主要規則是首先得到老人及其子女的允許，然后對老人居住環境及老人的心率等健康指標進行收集及監測；該系統采集的數據實時傳到智養云平臺，通過手機端可以同步查看，該平臺基于有限開放原則，提供老人的相關數據給子女、社區和醫護機構使用。

智養云規則，借助物聯網平臺實現智養云在手機、平板和電腦端部署。它具有可擴展性，方便后期后續下添加其他應用設備、端口和其他應用；具有安全性，涉及的每一個網絡終端，應該具有動態和靜態的加密功能。在數據傳輸和通信之間有網絡防火墻和通信安全設計，對于數據和網絡安全進行定期檢測，以應對異常情況，消除威脅。

云下規則，在線下的主要規則是公正、公平、透明。線下的游戲或者老人提供的力所能及的服務均換算為智養云上的虛擬游戲幣，線下游戲幣的獲取、支付所有的環節都透明、公正；各個環節都要在社區、老人和地方獨立機構的監管下運行，以此確保公正透明。

2 關鍵技術實現

通過系統方案設計，將整個系統分為三大模塊，遠程健康檢測系統、智養云程序、智養幣，然后根據各個部分的功能分別進行模塊數據采集及處理、程序設計、數字幣開發的工作，完成各個功能開發之后，依托智養幣，串聯各個模塊，進行調試、修改完成整個智養云養老系統。

2.1 健康監測系統

健康監測系統通過采用stm32單片機如圖2所示、傳感器、物聯網平臺OneNet和手機終端，對老人居住環境進行監測，根據老人的具體情況提供不同的監測模塊，可以利用人體感應或者光線強弱自動控制照居住環境燈光亮暗和開關，還可以對煙霧及火焰進行監測，可以結合消防設施自動進行噴淋滅火操作或者預警有害氣體，還可以對人體的溫度、心率、血氧和脈搏進行監控，結合GPS定位系統，出現異?？梢酝ㄟ^OneNet物聯網平臺給親人、社區和120等緊急救助機構通過手機發送求救信息和位置信息及時進行救助。

圖2 健康檢測系統控制板

通過手機端可以遠程監測老人居住環境，如圖3所示該系統監測了居住環境的人體溫度、環境濕度、光照、甲醛含量、苯、一氧化碳、氨氣、氫氣、酒精、煙霧和總揮發性有機物等11個指標。該系統利用物聯網平臺OneNet，通過在老人居住環境中安裝單片機控制的傳感器采集環境和健康信息，實時上傳到物聯網平臺。老人的親人、社區工作者、醫護人員可以通過手機實時查看。老人遇到危險的時候，可以通過該終端直接一鍵報警或者撥打急救電話或者119，同時把該信息發送到老人的親人、工作人員以及鄰居的手機上，從而有效地保障了老人的人身安全。該終端監測到老人又危險的時候，會通過手機app聯系相關人員和機構，實現主動報警的功能。利用大數據處理技術建立老年人個人健康檔案，以便突發狀態可以縮短診斷時間；同時基于WIFI無線通信技術，實現實時健康監測與智能手機實時互動，以便家人掌握家中老人的健康情況；為老人居家養老的日常健康監測和生命安全打造了一道有力的屏障。

圖3 健康檢測系統手機檢測界面

2.2 智養云

智養云主要通過微信小程序和各種智能家居設備一起來實現其功能。益智游戲借助現有的比較成熟的娛樂游戲在小程序中加入端口，供應鏈監測采用二維碼技術實現，智能家居設備和手機app結合實現AI交互功能，養老金融主要采用實時信息推送，銀行人員實時線上和定期線下服務來實現。

開發“智養云”程序，依據智養的四個主要功能，益智游戲、供應鏈檢測、AI交互和養老金融，進行程序設計開發。在程序設計過程中，尤其要注意程序與健康檢測系統和智養幣的兼容性；同時還要盡量簡化程序的操作和界面，以便于年富力強的老人操作?？紤]到老人的身體情況以及常用的app，選擇微信作為開發平臺，這樣易于被老人接受。

2.3 智養幣

互聯網打破了國家地域的限制，網絡世界成為各國治理競爭的重要地帶，其中數字貨幣的發展有可能突破世界各國的束縛，最終成為網絡世界廣泛流通的統一貨幣，促使互聯網進化至高級階段——價值互聯網[4]。目前最火的數字貨幣Ethereum平臺可以發行自己的數字虛擬幣，利用虛擬幣充當游戲積分和代幣，實現該項目的功能。

創建基于Ethereum的加密數字游戲代幣“智養幣”和白皮書?；谝蕴黄脚_，通過定義源代碼、定義“智養幣”、發行代幣三個步驟完成智養幣的開發。開發完成后，一個非常關鍵的工作是設計，智養幣在監測系統、“智養云”和云下（涉及到老人的衣食住行、精神生活和理財等各個方面）的流通機制及獎勵機制；然后還要在“智養云”上設計相應的接口，能夠將智養幣和智養云有機結合起來。

基于Ethereum（以太坊）的智能合約，創建虛擬數字代幣“智養幣”；撰寫白皮書并且設計激勵措施，將該幣轉換為通過微信小程序中的積分和線下的道具獎勵積分融入老人生活的各個方面，構建一個智養幣的生態系統，全面激發老人、親人、服務人員及志愿者等參與的主觀能動性，構建完整養老生態鏈。

3 系統特色

本項目基于區塊鏈技術開發的“智養云”養老系統，主要用區塊鏈技術整合養老金融、養老供應鏈、養老養生健康醫療、AI智能硬件服務、養老益智游戲等關鍵技術，提升中老年人養老生活質量，智慧養老及“互聯網+老人健康”提供了新的技術思路。

①本項目將機械機構、計算機應用、自動控制、電子技術以及計算機應用等多個學科進行交叉融合進行創新構想。為“互聯網+老人健康”提供了新的技術思路。

②本項目率先將區塊鏈技術，應用于智慧養老方面，形成了一種新的基于虛擬數字代幣的智慧養老模式。利用智養幣將健康檢測、游戲娛樂和老人日?？醋o服務融合起來，形成有效的正向激勵，激發所有環節的參與者，為老人打造立體式、全方位的看護、娛樂服務。通過“智養幣”這個鏈條，將親人、服務人員、志愿者和老人串聯起來；將家、社區、醫院和網絡平臺形成了一個完整的網絡；達到既能實現滿足老人一般的生活需求又能為老人提供高質量的精神文化生活。這種方式，大大加強了親人與老人，服務人員與老人，志愿者與老人的精神聯系，對失獨老人和孤寡老人形成一種有益的精神紐帶。

③本項目將區塊鏈、數字代幣、手機app和線下道具一起，開發了一種新型的線上和線下一起玩的新適合老人的沉浸式游戲，為老人提供感情陪伴，愉悅其身心。對老年人而言，通過參與游戲不但豐富自己的精神和文化生活，還能通過掙“錢”（游戲幣即智養幣）兌換自己需要的服務和物品，從而大大提高了生活的質量。對于親人、服務人員和志愿者來說，通過參與自己游戲和幫助老人參與游戲，實現了一邊工作一邊玩游戲，掙的游戲幣同樣可以兌換自己需要的服務和物品，大大激發了他們參與工作的熱情和動力。

本文研究的“智養云”智慧養老系統，可以讓老人隨時掌握自己的身體健康指標，同時在遇到危機時刻，能夠得到及時救助；融合區塊鏈技術、微信小程序和線下游戲。從而大大增加老人的感情歸屬感，愉悅了老人的身心，該系統的應用會減輕老齡化帶來的社會問題。本研究為同類研究和技術開發，提供有益的借鑒。